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ELETRICIDADE I 1 1 Material de Consulta para o Aluno 2º Tópico – Resistores e Lei de Ohm São peças utilizadas em circuitos elétricos que tem como principal função limitar a passagem de corrente, além de converter energia elétrica em energia térmica (efeito Joule), por isso, é usado como aquecedores ou como dissipadores de eletricidade. Alguns exemplos de resistores utilizados no nosso cotidiano são: o filamento de uma lâmpada incandescente, o aquecedor de um chuveiro elétrico, os filamentos que são aquecidos em uma estufa, entre outros. Em circuitos elétricos teóricos costuma-se considerar toda a resistência encontrada proveniente de resistores, ou seja, são consideradas as ligações entre eles como condutores ideais (que não apresentam resistência), e utilizam-se as representações: Figura 1 - Simbologia 2.1 – Associação de Resistores Pelo fato dos fabricantes de resistores não disponibilizarem resistores com todos valores, será necessário associar dois ou mais resistores para se obter o valor desejado. As associações podem: 2.1.1 – Série RT = R1 + R2 + ... + Rn RT = Resistência Total ou Resistência Equivalente. Rn = Número de resistores associados. ELETRICIDADE I 2 2 Figura 2 - Associação em série Exemplo: R1 = 30 � R2 = 25 � R3 = 15 � RT = 30 + 25 + 15 = 70 � 2.1.2 – Paralelo Fórmula Geral: 1 1 1 1.... RT R1 R2 Rn Resistores dois a dois: R1 R2RT R1 R2 Resistores iguais: RRT n onde, R é o valor nominal do resistor e “n” o número de resistores associados. Figura 3 - Associação em paralelo ELETRICIDADE I 3 3 Exemplo: R1 = 40 � R2 = 10 � R3 = 8 � 1 1 1 1 1 1 10,025 0,1 0,125 0,25 RT 4 RT 40 10 8 RT RT 0,25 Ou 40 10 400RT 8 40 10 50 . Agora ficou RT = 8� em paralelo com R3 = 8�, como são dois resistores iguais: 8RT RT 4 2 2.1.3 – Mista É a combinação da associação série com a associação paralela. . Exemplo: R1 = 60 � R2 = 30 � R3 = 10 � Nesse caso faremos a associação em paralelo de R1 com R2 que, depois, ficará em série com R3. 60 30 1800RT 20 60 30 90 RT = 20 + 10 = 30 ELETRICIDADE I 4 4 2.2 – Outros tipos de resistores 2.2.1 – Variáveis O resistor variável é um resistor cujos valores podem ser ajustados por um movimento mecânico, por exemplo, rodando manualmente. Os resistores variáveis podem ser de volta simples ou de múltiplas voltas com um elemento helicoidal. Alguns têm um display mecânico para contar as voltas. Figura 4 - Resitor variável (multi-fio) 2.2.2 – Reostato É um resistor variável com dois terminais, sendo um fixo e o outro deslizante. Geralmente são utilizados com altas correntes. Figura 5- Reostato ELETRICIDADE I 5 5 2.2.3 – Potenciômetro É um tipo de resistor variável comum, sendo comumente utilizado para controlar o volume em amplificadores de áudio. Figura 6 - potenciômetro 2.2.4 – Metal Óxido Varistor ou M.O.V. / Varistores É um tipo especial de resistor que tem dois valores de resistência muito diferentes, um valor muito alto em baixas voltagens (abaixo de uma voltagem específica), e outro valor baixo de resistência se submetido a altas voltagens (acima da voltagem específica do varistor). Ele é usado geralmente para proteção contra curtos-circuitos em extensões ou para-raios usados nos postes de ruas, ou como "trava" em circuitos eletromotores. Figura 7 - Varistores ELETRICIDADE I 6 6 2.2.5 – Termistores São resistências que variam seu valor de acordo com a temperatura a que estão submetidas. A relação geralmente é direta, porque os metais usados têm um coeficiente de temperatura positivo, ou seja, se a temperatura sobe a resistência também sobe. Os metais mais usado são a platina, daí as designações Pt100 e Pt1000(100 porque à temperatura 0 °C, têm uma resistência de 100 �, 1000 porque à temperatura 0 °C, têm uma resistência de 1000 �) e o Níquel (Ni100). Os termistores PTC e NTC são um caso particular, visto que em vez de metais usam semicondutores, por isso alguns autores não os consideram resistores. PTC (Positive Temperature Coefficient) → É um resistor dependente de temperatura com coeficiente de temperatura positivo. Quando a temperatura se eleva, a resistência do PTC aumenta. PTCs são frequentemente encontrados em televisores, em série com a bobina desmagnetizadora, onde são usados para prover curta rajada de corrente na bobina quando o aparelho é ligado. NTC (Negative Temperature Coefficient) → Também é um resistor dependente da temperatura, mas com coeficiente negativo. Quando a temperatura sobe, sua resistência cai. NTC são frequentemente usados em detectores simples de temperaturas, e instrumentos de medidas. Figura 8 = Termistor ELETRICIDADE I 7 7 2.2.6 – LDR (Light Dependent Resistor) É uma resistência que varia, de acordo com a intensidade luminosa incidida. A relação geralmente é inversa, ou seja, a resistência diminui com o aumento da intensidade luminosa. Muito usado em sensores de luminosidade ou crepusculares. Figura 9 - LDR ELETRICIDADE I 8 8 2.4 – Leitura de Resistores É possível determinar o valor da resistência de um resistor de duas maneiras, uma utilizando equipamentos de medição de resistência, como o multímetro, e de outro modo utilizando uma tabela de cores. Para a segunda opção a identificação por meio da tabela de cores, se da através das cores contidas no corpo do resistor. Para resistores de 4 faixas é utilizada a tabela abaixo e os mesmos passos citados para resistores de 3 faixas, mas com a adição de uma quarta faixa que identifica a tolerância que o componente tem. Resistores com 4 faixas Figura 10 - Tabela para resistores com 4 faixas . Exemplo: 1ª Faixa: Vermelho = 2 2ª Faixa: Violeta = 7 3ª Faixa Nº de zeros: Marrom = 1 = 0 Valor obtido: 270 Ω 4ª Faixa Tolerância: Dourado = ± 5% = 13,5 Ω Então o resistor pode variar de 256,5 Ω a 283,5 Ω de acordo com a tolerância. ELETRICIDADE I 9 9 Resistores com 5 faixas Figura 11 - Tabela para resistores com 5 faixas Exemplo: 1ª Faixa: Azul = 6 2ª Faixa: Laranja = 3 3ª Faixa: Branco = 9 4ª Faixa Nº de zeros: Laranja = 3 = 000 Valor obtido: 639000 Ω ou 639 kΩ 5ª Faixa Tolerância: Prata = ± 10% = 63900 Ω ou 63,9 kΩ Então o resistor pode variar de 575,1 kΩ a 702,9 kΩ de acordo com a tolerância. ELETRICIDADE I 10 10 Resistores com 6 faixas Figura 12 - Tabela para resistores com 6 faixas Exemplo: 1ª Faixa: Amarelo = 4 2ª Faixa: Verde = 5 3ª Faixa: Cinza = 8 4ª Faixa Multiplicadora: Prata = x 0,01 Valor obtido: 4,58 Ω 5ª Faixa Tolerância: Marrom = ± 1% = 0,0458 Ω Então o resistor pode variar de 4,53 Ω a 4,63 Ω de acordo com a tolerância. 6ª Faixa Coeficiente de temperatura = Vermelho = 50 PPM/°C O coeficiente de temperatura mostra o quanto de variação o resistor pode sofrer em sua resistência de acordo com a temperatura em que é exposto. PPM significa, partes por milhão. ELETRICIDADE I 11 11 Notas: 1 – No caso dos resistores de fio, o valor ôhmico é expresso alfanumericamente, graças ao seu tamanho. Figura 13 - Resistor de fio 2 – Os resistores SMD tem seus valores definidos como mostram os exemplo a seguir. Figura 14 - Resistores SMD 2.5 – Leis de Ohm Embora os conhecimentos sobre eletricidade tenham sido ampliados, a Lei de Ohm continua sendo uma lei básica da eletricidade e eletrônica, por isso conhecê-la é fundamental para o estudo e compreensão dos circuitos eletroeletrônicos. 1ª Lei de Ohm A primeira Lei de Ohm diz: “A intensidadeda corrente elétrica em um circuito é diretamente proporcional à tensão aplicada e inversamente proporcional à sua resistência.” VI R ELETRICIDADE I 12 12 I = Corrente Elétrica em Ampère (A). V = Tensão Elétrica em Volts (V). R = Resistência em Ohm (�). Exemplo: Supondo que uma lâmpada utiliza uma alimentação de 6 V e tem 120 � de resistência. Qual o valor da corrente que circula pela lâmpada quando ligada? V 6I I 0,05A R 120 ou 50 mA 2ª Lei de Ohm George Simon Ohm foi um cientista que estudou a resistência elétrica do ponto de vista dos elementos que têm influência sobre ela. Por esse estudo, ele concluiu que a resistência elétrica de um condutor depende fundamentalmente de quatro fatores, a saber: 1. Material do qual o condutor é feito; 2. Comprimento (L) do condutor; 3. Área de sua seção transversal (S); 4. Temperatura no condutor. A segunda Lei de Ohm diz: Diante desses experimentos, George Simon Ohm estabeleceu a sua segunda lei que diz: “A resistência elétrica de um condutor é diretamente proporcional ao produto da resistividade específica pelo seu comprimento, e inversamente proporcional à sua área de seção transversal.” LR s R = Resistência do condutor em Ohm (�). ρ = Resistividade do condutor em � mm²/m. L = Comprimento do condutor em metros (m). s = Seção do condutor em mm². ELETRICIDADE I 13 13 Exemplo: Um condutor de cobre (cobre = 0,0175 .mm²/m), apresenta um comprimento de 20m e secção transversal de 6mm2. Calcule a sua resistência. L 20R R 0,0175 0,06 s 6 Comportamento dos resistores em série A corrente elétrica que passa em cada resistor da associação é sempre a mesma: i = i1 = i2 = ... = in A tensão no gerador elétrico é igual à soma de todas as tensões dos resistores: V = VR1 + VR2 + ... + Vn Exemplo: Três resistores de 30 �, 20 � e 10 � estão em série e submetidos a uma fonte de 120 V. Qual a corrente total consumida e a tensão sobre cada resistor. RT = 30 + 20 + 10 = 60 � V 120I I 2A R 60 VR1 = 30 x 2 = 60 V VR2 = 20 x 2 = 40 V VR3 = 10 x 2 = 20 V ELETRICIDADE I 14 14 Comportamento dos resistores em paralelo Tensões iguais: V = V1 = V2 = ... = Vn Corrente fornecida pelo gerador é igual à soma das correntes dos resistores: i = iR1 + iR2 + ... + iRn Exemplo: Dois resistores de 80 � e 20 � estão em paralelo, e ligados a uma fonte de 48 V. Determine a corrente consumida por cada resistor e a corrente total fornecida pelo gerador. 80 20 1600RT 16 80 20 100 48iR1 0,6A 80 48iR2 2,4A 20 iT = 0,6 + 2,4 = 3 A
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